马达加斯加图利亚省安巴希塔石墨矿区工程地质条件浅析

梁艳宾

（河北省地质工程勘查院，河北 保定071051）

1 引言

矿区地处达加斯加南部亚热带稀树草原侵蚀地貌区，为太古界变质岩出露区，地势总体北西高东南低，相对高差69m，地形坡度一般5～20°，区内中、小型山间侵蚀冲沟发育，季节性地表径流排泄条件较好。本区属热带草原气候区，受赤道低气压带和信风带交替控制，受信风影响。4月下旬～10月上旬为旱季，气温16～40℃，昼夜温差10～20℃，蒸发量3000mm 左右。10月下旬至翌年4月上旬为雨季，降水以阵雨和暴雨为主，年降水量600～1000mm。1月份天气最热，上午11 点～下午4 点阳光直射时温度可达50℃，年平均气温约25.4℃。矿区内赋存矿床为沉积变质型晶质石墨矿床，有益组分为晶质石墨，矿床赋存于大型韧性剪切带内，主矿体长5880m，似层状产出，最大厚度339.03m，矿体总体走向NNE 向，NW 倾，倾角40~75°，产状变化较大，矿体形态总体单一，连续性相对较好，地表矿体出露面积相对较小，大部分矿体为隐伏矿体。

2 矿区地质概况

2.1 矿区地层

矿区出露地层为晚太古界格拉菲特岩系，岩性由下而上为浅粒岩、石榴变粒岩、石墨变粒岩，各岩层间界限清晰。岩石片麻理呈NNE 向展布，NW 倾，倾角40～75°，产状变化较大，片麻理与区域构造线总体一致。第四系冲洪积、残坡积层广泛分布于沟谷内及两侧缓坡之上，残坡积厚度一般小于1m，冲洪积厚度一般小于8m。

2.2 矿区构造

矿区处于NNE 向展布的安帕尼希大型韧性剪切带内，构造形式主要表现为韧性剪切的特征[1]。岩层中发育一系列同构造石英、长英质脉及花岗伟晶岩脉等。长英质脉由平行分布的石英、长石条带或长石斑晶组成，可见，S-C 面理、拉伸线理等，脉宽几厘米至几米，长几米至几十米，呈现出流动、塑性变形的特征。局部长英质小眼球体、小透镜体具拖尾现象，沿岩层走向延伸，断续分布。依据长英质透镜体的首尾展布形态判断，韧性剪切带主剪切方向为NE～SW，具左旋性质。由于韧性剪切作用，致使石墨变粒岩中石墨、黑云母等片状矿物颗粒增粗、加大并呈近平行、定向排列，构成片状、片麻状构造。片（麻）理的主体走向NNE，与韧性剪切带展布方向一致；层间褶曲，多见于石墨变粒岩中。形态不规则，岩层（片麻理）产状多变。矿区西北部，由于韧性剪切作用，形成了具左旋性质的不对称眼球状构造。地表出露形态近似椭圆形，长轴长近2000m，短轴长700m，NNE 向展布，与韧性剪切带的主构造方向一致。矿区内断裂构造不发育。

2.3 岩浆岩

区内岩浆岩总体不发育，仅在矿区中北部局部地段可见零星出露的伟晶岩脉，呈透镜状大致顺层产出。伟晶岩透镜体长轴方向长15～150m，短轴方向长6～30m，规模不大。

3 矿区工程地质类型特征

根据矿区内岩、土体出露的岩性、岩石强度、岩体结构、岩体性质等分析研究，并结合地表工程地质调查和钻孔、探槽工程地质编录及矿体顶底板岩、矿石物理力学性质取样测试分析等综合成果，按照GB 12719—91《矿区水文地质工程地质勘探规范》[2]、GB 50218—94《工程岩体分级标准》[3]和参照工程地质手册等规范要求，将区内岩、土体工程地质岩组类型特征划分评述如下。

3.1 松散土类软弱岩组

广布于矿区沟谷内及两侧缓坡之上，为第四系冲洪积、残坡积地层。经钻孔、探槽工程地质编录得知，岩性主为砂砾石层、砂层、腐殖砂质亚粘性土层，砂质亚粘土层、砂碎石土层等，层厚一般为0.20～5.0m，局段低洼地段最厚约为7.22m，该层组物理力学性质差异性较大，下伏结构面主为土石界面，其中局部厚大地段的砂质亚粘土层干燥时土体质密坚硬，饱水时土体易崩解垮塌，稳固性总体相对较差，雨季该岩层组可能会对将来地下矿床开采存在一定影响。

3.2 层状岩类半坚硬- 坚硬岩组

主出露于矿区西部，岩性主为浅粒岩、石榴（黑云）变粒岩、角闪变粒岩、石榴斜长角闪岩、石榴浅粒岩、石墨变粒岩。局部可见基性麻粒岩透镜体及少量石英脉、长英岩脉。经地表工程地质调查和钻孔、探槽工程地质编录得知，近地表强至中等风化构造蚀变带岩体岩石，受风化构造蚀变作用强烈，风化构造蚀变节理裂隙发育，岩体岩石结构大部分多受构造蚀变作用破坏，岩体岩石软弱破碎，一般厚10.62～97.23m。其中局段风化构造蚀变强发育带，发育深度相对较大，经钻孔揭露最大厚度为137.53m(ZK1301)，RQD 值总体为0%～26%，岩石质量为极劣的到劣的，岩体破碎到岩体完整性差，岩体质量指标（M）值为0～0.02M，属Ⅴ～Ⅳ类岩体，岩体质量为坏～差。该地段可能会对将来地下矿床开采存在一定影响。下伏弱风化带至未风化岩体岩石，风化裂隙发育程度总体相对较弱，岩体岩石总体致密坚硬完整。其中少量风化、构造裂隙也多被白色透明石膏细脉，黄白色钙质、泥质，灰褐色、红黄褐色铁质、泥钙质薄膜、斑块、细脉状充填胶结，RQD 值一般为66%～86%，岩石质量为中等的到好的，岩体中等完整到岩体较完整，岩体质量指标（M）值为0.18～0.23M，属Ⅲ类岩体，岩体质量中等，该地段对将来地下矿床开采影响一般较小；弱风化带、未风化岩体岩石内部局部地段构造破碎带及构隙密集发育带，多具压扭性特征，岩体岩石节理裂隙较发育，构隙面多见擦蚀绿泥帘石化、土化、石墨矿化、石膏镜面、阶步。其中局段也可少见张扭性构隙，构隙多被后期石膏细脉，铁泥质、钙质薄膜、斑块、细脉状充填，呈弱胶结至胶结状。个别地段被石膏细脉充填胶结后又受后期张扭性构造作用，构隙面可见擦蚀石膏阶步且上伏有黄白色钙质薄膜、斑块、细脉状和白色透明充填胶结的方解石晶簇沉淀，构隙间隙1.5～15mm，多为半张开裂隙到张开裂隙。其RQD 值总体为17%～32%，岩石质量为极劣的、劣的，岩体破碎、岩体完整性差，岩体质量指标（M）值为0.05～0.09M，总体属Ⅳ类岩体，岩体质量差，该地段会对将来地下矿床开采存在一定影响。本次通过对矿区内岩石、矿石采取水理力学性质样品分析得知，吸水率值为0.17%～14.80%、抗压强度值为11.50～115.00MPa、风化系数值为0.14%～1.42%、饱和抗剪切强度凝聚力值为16.39～56.52MPa、内摩擦角2.15～10.11MPa 干燥抗剪切强度凝聚力值为20.87～47.12MPa、内摩擦角4.68～14.52MPa。通过对所取样品分析结果的分析研究得知，区内近地表强至中等风化带岩体岩石，为低吸水性至高吸水性岩石，为软质岩石；下伏弱至未风化带岩体岩石，为低吸水性岩石，均为硬质岩石。

4 结论

综上所述，通过对矿区内工程地质调查、钻孔、探槽工程地质编录及岩、矿石物理力学性质取样分析等综合成果分析研究得知，区内松散土类软弱岩组，物理力学性质差异性较大，干燥时土体质密坚硬，饱水时土体易崩解垮塌，稳固性总体相对较差，雨季该岩层组可能会对将来地下矿床开采存在一定影响；层状岩类半坚硬-坚硬岩组，岩体岩石风化程度、RQD 值、岩体质量指标（M）值及物理力学性质差异总体呈现垂向分带性，近地表强至中等风化带岩体岩石受构造风化程度总体较强，构造风化蚀变带厚度相对较大，个别造破碎带及构隙密集发育带地段可达137.53m(ZK1301)，RQD 值、岩体质量指标（M）值均较差，为低吸水性、高吸水性岩石（软质岩石），上述地段会对将来地下矿床开采存在一定影响；下伏弱至未风化带岩体岩石RQD 值、岩体质量指标（M）值均较高，均为低吸水性岩石（硬质岩石），该地段对将来地下矿床开采影响一般较小。